一种管幕法隧道支护结构的制作方法

1.本实用新型属于隧道工程领域，具体涉及一种管幕法隧道支护结构。


背景技术：

2.随着我国城市化的不断推进，大跨浅埋隧道日益增多，其中下穿铁路、道路、地铁车站等建构筑物的案例越来越多，对隧道施工沉降要求越来越高，针对这类复杂条件隧道的管幕结构法也日益进入工程实践。
3.管幕结构法隧道由于其在沿隧道轮廓先施工、并连接成环的钢管内部浇筑钢筋混凝土结构，在隧道开挖之前完成隧道支护结构的施工，并在支护结构的保护下开挖隧道范围内土体，因此可较好的解决大跨、暗挖、小施工沉降等隧道建设难题，但是传统的管幕结构中，其只考虑钢管内部的钢筋混凝土作为支护结构的主要承载力，而外部的钢管仅作为临时支撑和浇筑钢筋混凝土的介质，造成巨大的钢材浪费。
4.因此，目前需要一种新式的管幕结构设计，将管幕结构的钢管也作为承载结构的一部分，通过管幕钢管以节省钢材，提高经济效益。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本实用新型提供了一种管幕法隧道支护结构，其中通过沿隧道环向间隔设置管幕单元，并通过连接组件将两相邻的管幕单元连接起来，其管幕单元之间的内部空间通过连接组件连通，且管幕结构的内壁面上设置有锚固组件，同时在内部连通空间中浇筑混凝土，使得管幕单元及其内部的钢结构与混凝土组成钢-混结构，以作为隧道的支护体系。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种管幕法隧道支护结构，其包括沿隧道环向间隔设置的多个管幕单元和用以连接两相邻管幕单元的多个连接组件，其特征在于，
7.所述管幕单元的两侧分别开设有贯穿内外壁面的安装槽，所述连接组件对应相邻两所述管幕单元的安装槽对应连接，使得两相邻所述管幕单元的内部空间连通，且
8.由多个所述管幕单元以及多个所述连接组件形成的内部空间填充有混凝土；且
9.至少在所述管幕单元的内周壁面上设置锚固组件，使得所述管幕单元与所述混凝土形成锚固连接。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述连接组件包括至少一个连接件；
11.所述安装槽槽口的内壁面与所述连接件对应连接，且所述连接件的端部向所述管幕单元内部延伸。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述安装槽为贯穿所述管幕单元两端的通槽，所述连接件为板件，且为分别对应所述通槽内壁面设置的两个；
13.所述板件沿所述管幕单元纵向延伸设置，使得所述管幕单元的内部空间与外界隔绝。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述板件的两端对应设置有端板，使得所述板件
与所述混凝土形成锚固粘结。
15.作为本实用新型的进一步改进，两所述板件之间设置有支撑结构，且所述支撑结构的两端分别与两所述板件对应连接，用以增强所述连接组件强度。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述支撑结构为工字钢，所述工字钢上两翼板分别与两所述板件相贴合。
17.作为本实用新型的进一步改进，所述工字钢为沿环向设置在两所述板件之间的多个，且
18.至少两个所述工字钢分别对应相邻的两安装槽槽口设置。
19.作为本实用新型的进一步改进，所述工字钢沿所述管幕单元纵向延伸或连续布置；
20.所述工字钢腹板上开设通孔，使得各所述管幕单元的内部空间连通。
21.作为本实用新型的进一步改进，所述锚固组件包括锚固件，所述锚固件为沿所述管幕单元环向和纵向上间隔设置在其内侧壁面上的多个，
22.和/或
23.所述锚固件为对应设置在所述连接组件的内侧壁面上的多个。
24.作为本实用新型的进一步改进，所述锚固组件包括加肋板，所述加肋板对应设置在所述工字钢的腹板上。
25.上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
26.总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
27.(1)本实用新型的管幕法隧道支护结构，其通过沿隧道环向间隔设置管幕单元，并通过连接组件将两相邻的管幕单元连接起来，其管幕单元之间的内部空间通过连接组件连通，且管幕结构的内壁面上设置有锚固组件，同时在内部连通空间中浇筑混凝土，使得管幕单元及其内部的钢结构与混凝土组成钢-混结构，以作为隧道的支护体系；
28.(2)本实用新型的管幕法隧道支护结构，其通过在管幕单元两侧开设贯穿两端的通槽，并通过挡土压板将两相邻管幕单元的通槽槽口的侧边对应连接起来，且该挡土压板沿隧道纵向连续布置，使得相邻的管幕单元相连且管幕单元的内部空间连通；
29.(3)本实用新型的管幕法隧道支护结构，其通过在两挡土压板之间设置工字钢，以作为支撑结构，工字钢通过翼板与挡土压板相贴合，通过增大支撑结构与挡土压板之间的接触面积，提高了支撑强度，减小了挡土压板在支撑接触点的应力集中情况，优化了管幕整体受力，其挡土压板与工字钢的翼板通过螺栓连接，减少了管幕单元内部的焊接工作量；
30.(4)本实用新型的管幕法隧道支护结构，工字钢的腹板上开设有通孔，使得管幕单元之间依然保持内部空间的连通，确保混凝土可以填充整个管幕结构的内部空间，实现管幕结构的混凝土密实；
31.(5)本实用新型的管幕法隧道支护结构，其通过在管幕单元的内壁上和挡土压板上设置锚固件，在工字钢的腹板上设置加肋板，增加了管幕单元、挡土压板与混凝土的粘结性能，提高了结构的整体性。
附图说明
32.图1是本实用新型实施例中管幕法隧道支护结构的整体结构示意图；
33.图2是本实用新型实施例中管幕法隧道支护结构的局部结构示意图；
34.图3是本实用新型实施例中管幕法隧道支护结构的填充混凝土后的局部结构示意图；
35.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1、管幕单元；2、挡土压板；3、工字钢；4、锚固件
具体实施方式
36.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.实施例：
42.本实用新型优选实施例中的管幕法隧道支护结构如图1～3中所示。其中，管幕法隧道支护结构包括沿隧道轮廓环向间隔设置的管幕单元和用于连接两相邻管幕单元的连接件，且两相邻的管幕单元之间通过连接组件连接，实现管幕单元内部空间的连通，并在管幕单元以及连接组件内设置有锚固组件，通过锚固组件与管幕单元内部的混凝土形成粘结锚固，加强混凝土与管幕单元之间的联系，并形成钢-混结构，使得管幕单元的外壳可作为
长期支撑。
43.如图1所示，该管幕法隧道支护结构包括沿隧道轮廓环向间隔设置的管幕单元1和用以连接相邻管幕单元1的连接组件，同时，连接组件将两相邻的管幕单元1的内部空间连通，形成管幕结构。
44.进一步地，管幕单元1为沿隧道纵向延伸的管件结构，且管幕单元为沿隧道纵向布置的多个。进一步优选地，在管幕单元1的两侧分别开设有安装槽，用以安装连接组件，连接组件的两端分别与两相邻管幕单元1的安装槽槽口对应连接，实现两相邻管幕单元1的内部空间连通。
45.进一步地，安装槽槽口的内侧壁面与连接组件紧密结合，并对其结合处进行防水处理，保持整个管幕结构在纵向上的密封，实现管幕单元的内部空间与外界土体的隔绝。
46.进一步地，连接组件包括至少一个连接件，且连接件的两端分别对应两相邻管幕单元1的槽口内侧壁面对应焊接，使得两相邻管幕单元1相连。
47.在一个优选实施例中，连接件为一个，且该连接件为管状结构，且安装槽形式与其对应，使得安装槽槽口的侧边与该连接件的外侧壁面相匹配，使得管件结构将两相邻的管幕单元连接，并使其内部空间连通。进一步地，该连接件还可以为多个，各连接件相互拼接形成管件结构。
48.在一个具体实施例中，连接件为弧形钢板结构，且两弧形钢板的两侧边对应连接，使得两弧形钢板拼接成一个完整圆管结构，对应的，两相邻管幕单元1之间的安装槽也开设为对应的圆形槽口，使得两弧形钢板可对应槽口内侧壁面焊接，并通过在两管幕单元1之间形成连接通道以实现两相邻管幕单元1的内部空间连通。
49.如图2所示，在实施例1中，安装槽为管幕单元1侧壁面上沿纵向延伸且贯穿两端面的通槽，且该通槽分设于管幕单元1的两侧，使得管幕单元1的结构包括沿隧道径向间隔设置的两弧形钢板外壳，连接组件包括沿径向平行间隔分布的两挡土压板2，其挡土压板2的两端分别与安装槽槽口的侧边对应连接，以实现两相邻管幕单元1的连接。进一步优选地，挡土压板2为沿纵向连续设置的多个，且挡土压板2相邻的侧边对应连接，以连通两相邻管幕单元1的内部空间，进而在环向上形成围绕在隧道限界外侧的环向连通空腔，且该空腔沿纵向延伸。
50.进一步地，挡土压板2的两端分别延伸进入两管幕单元1的内部空间，且在挡土压板2的两端端部分别设置有端板，该端板垂直于挡土压板2，并通过端板加强挡土压板2与管幕单元1内部混凝土的联系，实现整体钢-混结构的稳固。进一步地，端部伸入管幕单元1内的长度l1及端板大小l2的具体形式应根据钢板与混凝土间的传力大小确定。
51.进一步地，连接组件还包括支撑，用以将连接组件中的各连接件连接起来或者将单个连接件中的两内侧壁面连接起来，以提高连接组件的结构强度。进一步优选地，支撑包括沿隧道径向延伸的结构件，以抵抗隧道径向上的土体压力，其可以为钢立柱或者其他型钢结构。
52.如图2所示，在本技术的实施例1中，支撑为工字钢3，工字钢3的上下两翼板分别与沿隧道径向分布的两挡土压板2相连，且该工字钢3结构上的翼板与挡土压板2对应连接。进一步地，工字钢3上的翼板与挡土压板2通过螺栓连接，减小了管幕单元1内部的焊接工作量。
53.进一步地，工字钢3为分设于挡土压板2两侧的两个，其工字钢3对应设置在安装槽处，提高管幕单元1的结构强度，且工字钢3的翼板的一侧伸入管幕单元1的内部，并在翼板伸入管幕单元1的部位开设有螺孔，使得施工人员在管幕单元1内即可实现工字钢3与挡土压板2的连接。
54.进一步地，该工字钢3结构可以为沿纵向延伸或者沿纵向分段设置的多个，且工字钢3可沿纵向间隔或者连续设置，其中工字钢3沿纵向分段净距长度在常规状态下的取值范围为20～30cm，也可根据挡土压板2或者管幕单元1在纵向的长度对应设置一个或多个，还可根据现场的运输、施工情况来决定，其工字钢3的纵向分段长度无具体限制。
55.在本技术的一个优选实施例中，工字钢3沿纵向连续设置，且两相邻的工字钢3对应连接，通过在工字钢3的腹板上开设有通孔，使得两相邻的管幕单元1的内部空间连通。进一步地，工字钢3的两翼板沿纵向延伸，使得相邻的两工字钢3的翼板对应连接，而两腹板之间形成通孔，使得管幕单元1的内部空间连通。
56.进一步地，在管幕结构内部还设置有锚固组件，通过锚固组件加强管幕单元1以及内部结构与混凝土之间的联系，进一步优选地，在管幕单元1的内侧壁面上设置有锚固组件包括锚固件4，锚固件4为沿管幕单元1环向上和纵向上设置在内侧壁面上的多个，用以加强管幕单元1与混凝土之间的联系。
57.进一步地，锚固件4还对应设置在连接件上，用以实现连接件与混凝土之间锚固粘结。进一步优选地，锚固件4的尺寸和间距根据实际应用时的结构受力决定。
58.在一个实施例中，锚固件4沿环向和纵向间隔设置在管幕单元1的内周壁面上，锚固件4间隔设置在挡土压板2与混凝土相接触的一面上，用以提高挡土压板2与混凝土之间的连接性能。进一步地，锚固件4优选为销钉。
59.进一步地，锚固组件还包括设置在工字钢3的腹板上的加肋板，提高工字钢3结构强度的同时，增强工字钢3与混凝土之间的联系。
60.进一步地，管幕结构中的混凝土填充进入管幕单元1和连接组件之间，以将管幕结构内部的连通空间密实，并且，混凝土与锚固组件之间形成锚固粘结，使得混凝土与管幕单元1和连接组件形成钢-混结构，并得到隧道支护结构。
61.为了更好的理解本实用新型的成型过程，还提出了该管幕法隧道支护结构的施工方法，包括如下步骤：
62.s1、根据工程实际需求，选择相应直径、壁厚以及对应参数的管幕单元；
63.s2、沿隧道轮廓环向间隔顶入管幕单元1，管幕单元1之间的间距满足施工要求；
64.s3、管幕单元1顶入完成后，将相邻两管幕单元1的相邻侧壁面切开形成安装槽，该安装槽槽口的两沿径向间隔设置的侧边与管幕单元1同轴，并且两相邻管幕单元1的切割工作同时进行，以尽快进行挡土压板2的焊接工作；
65.s4、在管幕单元1上的切割施工完成后，破除两管幕单元1切口范围内的土体；
66.s5、两安装槽槽口沿径向间隔分布的两侧边对应设置有两挡土压板2，且挡土压板2的两端分别伸入两管幕单元1内部，两挡土压板2分别与两槽口的两侧边对应焊接在一起；
67.s6、在两挡土压板2之间架设工字钢3，挡土压板2与工字钢3的翼板相贴合，且在土体压力的作用下，工字钢3与挡土压板2楔紧，且挡土压板2与工字钢3的翼板通过螺栓固定连接；
68.s7、沿隧道纵向上和环向上分段进行步骤s2～s6操作，以将施工范围内的管幕单元1连接形成一个完整的管幕结构；
69.s8、进行管幕单元1的内部焊接，将锚固件4焊接在管幕单元1的内壁面以及挡土压板2上；
70.s9、在管幕单元1内部浇筑混凝土，使得管幕结构中的内部空间通过混凝土密实，形成钢-混结构。
71.本实用新型中的管幕法隧道支护结构，包括沿隧道轮廓环向间隔设置的管件和用于连接两相邻管件的连接组件，且两相邻的管幕单元之间通过连接组件连接，实现管幕单元内部空间的连通，并在管幕单元以及连接组件内设置有锚固件，浇筑混凝土，混凝土与锚固件形成粘结锚固，加强混凝土与管幕单元之间的联系，并形成钢-混结构，使得管幕单元的外壳可作为长期支撑。
72.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。